退火温度对基于CSP 热轧板生产的DQ 级冷轧板组织性能和织构的影响①

飞尚才， 蒋小霞， 苟宁年， 徐 楠

（1.青海高等职业技术学院，青海 海东810799； 2.宁夏大学，宁夏 银川750021）

随着薄板坯连铸连轧技术（CSP）的不断发展和应用，不少钢铁企业利用CSP 工艺来生产深冲（DQ）冷轧板产品。 CSP 工艺具有设备相对简单、流程短、节省能源等特点，但在实际生产中，由于工艺和设备条件的限制，其产品往往在力学性能、组织特征等方面不符合深冲板材的要求。 本文对CSP 工艺生产的热轧板经过一定冷轧变形后，研究退火工艺对DQ 级深冲板组织性能及其成形性能的影响，并通过XRD 研究其织构变化，从而优化其退火工艺，为完善CSP 生产作业提供指导。

1 实验材料

1.1 实验材料

某厂CSP 工艺生产的2 卷（厚度3.5 mm）热轧卷经过四辊轧机五道次冷轧变形，得到厚度1.05 mm 的冷轧板材，冷轧规程为3.5⁃2.35⁃1.80⁃1.40⁃1.15⁃1.05，总变形量为70%。 分别切取试样，材料化学成分见表1，热轧卷力学性能见表2。

表1 试样化学成分（质量分数）／%

表2 热轧卷力学性能

1.2 实验设备及方法

热轧卷冷轧后，经剪板机剪制250 mm × 150 mm的矩形板，所取冷轧板材在SRJX⁃4⁃9 箱式电阻炉中进行再结晶退火，热处理工艺路线如图1 所示。

图1 再结晶退火工艺示意

考虑到在540 ℃以下的加热速度对AlN 的析出影响不大，故在540 ℃以下选择180 ℃／h 的升温速度，然后以30 ℃／h 的加热速度升温，分别至690 ℃，700 ℃，710 ℃，且保温6 h，然后随炉冷却到120 ℃出炉，空冷至室温。 采用具有预回复处理的双斜率再结晶退火工艺的原因是预回复退火可以推迟冲压用钢的再结晶作用，但未改变冲压用钢的再结晶形成机制，在具有预回复的双斜率工艺下，冲压用钢再结晶退火后对冲压有利的γ 纤维织构会增强，其主要原因是由于预回复降低了形变储能，抑制其他取向晶粒的形成和长大，促进了再结晶γ 取向晶粒的择优生长。

退火后按国标加工成标准拉伸试样，在UTM5105万能材料试验机上进行拉伸试验；制成金相试样在Axiovert.A1 蔡司显微镜下进行金相观察；利用Mo 靶X 射线衍射仪测出不完整极图，由此计算取向分布函数（ODF），进行织构分析。

2 实验结果与讨论

2.1 退火工艺对DQ 级深冲板性能的影响

本试验共挑选了2 卷热轧样，分别编号为1、2 号样，经70%的冷轧变形后，采用如图1 所示的3 种不同退火温度，退火后的力学性能统计如表3 所示。

表3 退火温度对各项性能影响

通过表3 可以发现，加热到700 ℃保温试样时，钢板强度较低。 表中r值是深冲性能的重要指标［1-4］，r值越大，深冲性能越好。 从表3 可见，当退火温度700 ℃时，r值平均达到1.82，因此可推断出，退火温度在700 ℃时，冷轧板的成形性能比较优良。

2.2 退火工艺对DQ 级深冲板组织的影响

经不同温度退火后，各钢板的横截面、纵截面以及轧制面的SEM 形貌见图2～4。 由图2～4 可知，3 种退火工艺下的钢板组织都以饼形铁素体为主，其中退火温度700 ℃时晶粒大小最均匀，这对材料的成形性能是有利的。

图2 退火温度690 ℃的金相组织

图3 退火温度700 ℃的金相组织

图4 退火温度710 ℃的金相组织

2.3 退火工艺对DQ 级深冲板织构的影响

由于r值与钢板的织构有密切的关系［4］，因此，在冷轧压下量（70%）一定的条件下，对这3 种退火温度下的退火试样分别进行了织构分析，其Φ2＝45°的取向分布函数（ODF）如图5 所示。 从图5 可以看出，当退火温度690 ℃时，旋转立方织构和高斯织构较多；当退火温度700 ℃时，γ 纤维织构大幅增强，旋转立方织构近乎消失；退火温度710 ℃时，γ 纤维织构反而减弱，并且又出现了一定量的旋转立方织构。

出现这种现象主要由于随退火温度升高，低碳冲压用钢铁素体晶粒尺寸逐渐长大，冷轧态遗留下来的｛001｝＜110 ＞织构均有不同程度地减弱，冷轧织构｛112｝＜110＞经退火后均转变为｛111｝＜112＞，｛111｝＜110＞退火织构，其中｛111｝∥ND 和｛110｝∥ND 两织构组分发展较快，而其余织构组分相对较慢，故γ 纤维织构增强。 当退火温度进一步增加时，各织构发展均较快，易产生随机织构，降低r值。

塑性应变比r值主要受织构的影响，从织构分析来看，在冷轧压下量一定时，退火温度700 ℃时，γ 纤维织构强度较大，这与力学性能检测结果一致。

图5 退火温度对织构的影响

3 结 论

1） 基于CSP 热轧板生产的DQ 级冷轧板总变形量70%时，在不同温度下退火，当退火温度为700 ℃时，其显微组织以饼形铁素体为主，晶粒较为均匀，综合性能较为理想。

2） 退火温度为700 ℃时，DQ 级冷轧板γ 纤维织构大幅增强，旋转立方织构近乎消失，r值大幅提高，此温度下冷轧板的成形性最佳。